WO2007102500A1

WO2007102500A1 - 採暖器具及び車両座席用採暖装置

Info

Publication number: WO2007102500A1
Application number: PCT/JP2007/054312
Authority: WO
Inventors: Tadahiko Ohashi; Yasuhiro Ohashi
Original assignee: Kurabe Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2007-03-06
Publication date: 2007-09-13
Also published as: JP4999835B2; JPWO2007102500A1; KR20080100450A; KR101347020B1; US20090032518A1; US9139119B2

Abstract

立ち上り時の即暖性に優れるとともに、その後には温度の安定性を満たし快適性を向上することが可能な採暖器具と車両座席用採暖装置を提供することを目的とし、そのため、ヒータ素子を有する採暖物と、温度制御用サーモスタットと、前記採暖物の温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子からの出力により前記採暖物の温度を制御する温度制御回路と、を具備し、前記温度制御用サーモスタットと前記温度制御回路とが並列接続されているものである。

Description

明細書

採暖器具及び車両座席用採暖装置

技術分野

[0001] 本発明は、暖房を行うための採暖器具と、この採暖器具が適用された車両座席用採暖装置に係り、特に、立ち上がり時の即暖性に優れるとともに、その後には温度の安定性を満たし快適性を向上することが可能なものに関する。

背景技術

[0002] 従来から車両座席用採暖装置としては、コード状ヒータ等から構成された採暖物をサーモスタットによって一定の温度になるように温度制御する方式のものが一般的であった。しかし、このようなサーモスタットによる温度制御のものは、使用しているサーモスタツトの動作温度により採暖物の温度が決定されることになる。従って、自由に車両座席用採暖装置の温度を設定して、快適性を向上させたいという要求に対しては、動作温度が異なる複数のサーモスタットを使用する方法や、サーモスタットを動作させる補助ヒータの発熱量を切り替えるといった方法を取るなど部品点数の増加ゃ複雑な回路構成を強いられ、現実的には実現が困難であった。

[0003] このような要求に対応するものとして、例えば図 7及び図 8に示すような車両座席用採暖装置が知られている。図 7及び図 8において、コード状ヒータ 103が基材 102に蛇行配設されて成る採暖物 104に、温度制御回路 101が基材 102の外部で直列に接続され、コード状ヒータ 103の近傍にはサーミスタ等の温度検知素子 105が配置されている。この温度検知素子 105からの温度信号によって、温度制御回路 101に内蔵されたパワー MOS FET等の電流制御素子を制御することで、採暖物 104の温度が制御される。このような構成は、例えば、特許文献 1の従来の技術に開示されている。

[0004] 又、サーミスタ等による温度検知素子を用いて温度制御を行う技術を開示した文献として、前記特許文献 1の他に多数の文献が知られている。例えば、特許文献 2など力 ^sある。

[0005] 特許文献 1 :特開 2003— 217796号公報特許文献 2：特表 2004— 504082号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] し力ながら、従来から知られている、前記したようなサーミスタ等による温度検知素子 105を用いて温度制御を行う温度制御回路 101の場合、次のような欠点があった。温度検知素子 105が設置された採暖物 104が車両用座席の表皮の内側に組み付けられ、温度が低い状態から通電を開始すると、コード状ヒータ 103の温度と温度検知素子 105の温度信号は、ほぼ同じ速度で上昇し、その後、温度検知素子 105の温度信号が設定温度に達するとコード状ヒータ 103の通電が停止することになる。しかし、コード状ヒータ 103の温度が表皮表面に熱伝導するにはかなり時間力 Sかかるため、コード状ヒータ 103の通電が停止した時点では、まだ表皮表面の温度は設定温度に達していない。この状態で、コード状ヒータ 103の通電が停止しコード状ヒータ 103 の温度が低下するので、表皮表面の温度は、設定温度に達していないのにも関わらず、再びコード状ヒータ 103に通電されるまで低下することになる。ここで、車両用座席自体の熱容量は大きいことから、コード状ヒータ 103の温度の低下に比較して、表皮表面の温度の低下は遅い。そのため、コード状ヒータ 103への通電と停止を繰り返すことによって、表皮表面の温度は徐々に上昇することになる。この動作により、結果的にはコード状ヒータ 103の設定温度に近い温度に達して、安定することになるが、それまでには、コード状ヒータ 103の通電と停止を繰り返していることから無用な時間を要してしまうことになる。特に、車両座席などの採暖の場合は、表皮表面の温度が短時間内に設定温度まで達しないと快適性を大きく損ねることになる。そのため、前記のような設定温度に達するまで無用な時間を要するという点は、サーミスタ等による温度検知素子 105を用いて温度制御を行う温度制御回路 101を使用する上で、大きな問題となっていた。

[0007] これを改善する方法として、温度制御回路 101にタイマーを内蔵させ、電源を投入後一定時間強制的にコード状ヒータ 103に通電するなどの方法が考えられる。しかし、このような方法では、タイマーの ON— OFFを繰り返すと連続通電となることから異常温度となってしまい、またこの現象を押さえようとすると回路も複雑となってしまうため非常にコストがかかるようになるといった新たな問題が生じることになる。

[0008] 本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、立ち上がり時の即暖性に優れるとともに、その後には温度の安定性を満たし快適性を容易に向上することが可能な車両座席用採暖装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0009] 前記の目的を達成するべく本発明の請求項 1による採暖器具は、ヒータ素子を有する採暖物と、温度制御用サーモスタットと、前記採暖物の温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子からの出力により前記採暖物の温度を制御する温度制御回路と、を具備し、前記温度制御用サーモスタットと前記温度制御回路とが並列接続されていることを特徴とするものである。

又、請求項 2による採暖器具は、請求項 1記載の採暖器具において、上記温度検知素子のオン'オフ動作領域は上記温度制御用サーモスタットのオン'オフ動作領域の間に設定されていることを特徴とするものである。

又、請求項 3による採暖器具は、請求項 1記載の採暖器具において、前記採暖物は、基材と、該基材に配置されたコード状ヒータからなるヒータ素子とからなり、前記温度制御用サーモスタットと前記温度検知素子と前記温度制御回路はともに前記基材の所定の位置に配置されていることを特徴とするものである。

又、請求項 4による採暖器具は、請求項 3記載の採暖器具において、前記温度制御回路は前記温度制御回路に接続されたリード線の一部とともに絶縁被覆されていることを特徴とするものである。

又、請求項 5による採暖器具は、請求項 3記載の採暖器具において、前記温度検知素子のリード線は前記基材上にて前記温度制御回路に接続されていることを特徴とするものである。

又、請求項 6による採暖器具は、請求項 4又は請求項 5記載の採暖器具において、前記温度制御回路は厚みが 9mm以下となるように成形されていることを特徴とするものである。

又、請求項 7による車両座席用採暖装置、請求項 1〜請求項 6の何れかに記載された採暖器具を使用したことを特徴とするものである。

発明の効果

[0010] 本発明によれば、立ち上がり時の即暖性に優れるとともに、その後には温度の安定性を満たし快適性を容易に向上することが可能な車両座席用採暖装置を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]本発明による車両座席用採暖装置の一実施の形態を示す平面図である。

[図 2]本発明による車両座席用採暖装置の一実施の形態を示す配線図である。

[図 3]車両座席用採暖装置の組付けにおける一実施の形態を示す斜視図である。

[図 4]本発明による車両座席用採暖装置の一部である熱収縮チューブ等で絶縁被覆された温度制御回路の一実施の形態を示す一部切欠平面図である。

[図 5]本発明による車両座席用採暖装置の他の実施の形態を示す断面図である。

[図 6]実施の形態による車両座席用採暖装置の動作、及び、比較の形態による車両座席用採暖装置の動作を説明する図である。

[図 7]従来の技術による車両座席用採暖装置を示す平面図である。

[図 8]従来の技術による車両座席用採暖装置を示す配線図である。

符号の説明

[0012] 1 温度制御回路

2 基材

3 コード状ヒータ

4 採暖物

5 温度検知素子

7 絶縁被覆

8 リード線

9 回路基板

10 補強板

11 サーモスタット

12 パヮ一 M〇S FET 20 採暖器具

E 電源

SW スィッチ

VR 温度設定ボリューム

発明を実施するための最良の形態

[0013] 本発明の実施の形態による採暖器具を、図面を参照しながら説明する。本実施の形態は、本発明による採暖器具を車両座席用採暖装置に適用した例である。

[0014] 図 1〜図 4に示すように、採暖物 4として、基材 2上にヒータ素子としてのコード状ヒータ 3が固定されたものを使用する。この採暖物 4の各構成については、例えば、特許文献 3などを参照することができる。

特許文献 3 :特開 2003— 174952号公報基材 2上には、温度制御回路 1が所定の位置に配置されている。温度制御回路 1には、リード線 8が接続されており、このリード線 8の他方は、電源 E、温度設定ボリューム VR、スィッチ SW、温度検知素子 5、及び、コード状ヒータ 3に接続されている。又、温度検知素子 5は、採暖物 4の温度がなるベく正確に検知できる基材 2上の所定の位置に設置されており、温度検知素子 5のリード線 8は基材 2上で温度制御回路 1に接続されている。そして、基材 2の所定の位置に配置したサーモスタット 11は、温度制御回路 1とコード状ヒータ 3の接続する配線と電源のマイナス線の配線間に接続することで、温度制御回路 1と並列接続される。このように構成することにより、基材 2外に出るリード線 8の本数を増やすことなぐサ一モスタツト 11と温度制御回路 1に内蔵されたパワー MOS FET12とを並列接続すること力 Sできる。

[0015] このような構成の採暖器具 20を図 3に示すように車両座席用採暖装置として座席 3 0に組み込む。車両座席用採暖装置として実使用した際の動作機構について以下に示す。座席 30の温度が低い状態で電源が入ると、サーモスタット 11の接点は閉じていて、且つ、温度制御回路 1は ON状態であるため、コード状ヒータ 3に通電されコード状ヒータ 3の温度が上昇する。時間とともにコード状ヒータ 3の近傍に配置した温度検知素子 5の温度信号の電圧が上昇し、基準電圧を越すと温度制御回路 1は OF Fする。し力しながら、サーモスタット 11は熱容量が大きく温度検知素子 5より温度の上昇が遅いため、サーモスタット 11の接点は閉じている。このとき、サーモスタット 11 と温度制御回路 1は並列接続されているため、コード状ヒータ 3は継続して通電され、更にコード状ヒータ 3の温度が上昇する。サーモスタット 11の温度が OFF温度まで上昇すると、サーモスタット 11の接点は開き、すでに温度制御回路 1は OFFであるため、コード状ヒータ 3の通電が停止する。

[0016] 温度制御回路 1の〇N温度と OFF温度の差は、サーモスタット 11に比較して狭く設定できるため、コード状ヒータ 3の温度がサーモスタット 11の ON温度まで低下する前に、温度制御回路 1が ONするように温度制御回路 1を設定しておくと、サーモスタツト 11の接点が OFFでもコード状ヒータ 3は通電される。更に、温度制御回路 1の OFF 温度をサーモスタット 11の OFF温度以下に設定することで、図 6に示すように、立ち上がり以後の平衡時におけるコード状ヒータ 3の温度は、温度制御回路 1が支配的に制卸することになる。

[0017] 従って、電源を投入してからサーモスタット 11が OFFするまでの期間は、温度制御回路 1によってコード状ヒータ 3の通電が停止されることがないため、採暖物 4の温度の立ち上がりを速くすることができ、即暖性を向上させることができる。それと併せて、サーモスタット 11がー且 OFFになった後の平衡時は、 ON温度と OFF温度の差が小さレ、温度制御回路 1によって、温度のリップノレが少なく安定した快適な温度制御が可能となる。

[0018] 図 6には、本実施の形態による採暖器具における温度の経時変化のグラフを示した。これに併せて、比較の形態 1として温度検知素子のみによる温度制御の例、及び、比較の形態 2としてサーモスタットのみによる温度制御の例による温度の経時変化のグラフを示す。本実施の形態は、比較の形態 1と比べて立ち上がり時の即暖性に優れており、更に、比較の形態 2と比べて平衡時には温度のリップルが少なぐ安定した温度が得られていることがうかがえる。

[0019] 尚、前記実施の形態に示した構成のように、温度検知素子 5及び温度制御回路 1 がともに、基材の所定の位置に予め配置されていれば、一括して座席へ取り付けることができ、座席への取付け作業性を向上させることができる。又、コード状ヒータ 3と温度制御回路 1の間を電気的に接続するリード線 8の本数が少なくて済むため、コスト低減とともに軽量ィ匕を図ることができる。更に、温度検知素子 5と温度制御回路 1の接続距離が短くなるため、温度制御の信頼性に優れたものとなる。

[0020] 本実施の形態による温度制御回路 1におレ、ては、温度制御回路 1に接続されたリード線 8の一部とともに絶縁被覆されている。図中絶縁被覆部を符号 7で示す。絶縁被覆の方法としては、絶縁被覆部 7として有機材料力も構成されたチューブを使用し、このチューブの内部に回路基板 9を配置した後、チューブの片端から熱可塑性あるいは熱硬化性有機材料を充填することによって行われる。又、絶縁被覆部 7として内層に熱可塑性接着剤が具備された熱収縮チューブを使用し、この熱収縮チューブの内部に回路基板 9を配置した後、加熱により熱収縮チューブを収縮することで、回路基板 9の周囲を熱可塑性接着剤で充填するなどの方法を用いても良い。リード線 8が絶縁被覆される長さは、耐湿が保たれ、尚且つリード線 8の屈曲に対して耐久性が向上する所定の長さが設定されてレ、る。

[0021] このように、温度制御回路 1がリード線 8の一部とともに絶縁被覆されていれば、回路基板 9の結露による発火等の危険を防止することができるとともに、絶縁被覆部 7 によってリード線 8にカ卩わる屈曲する荷重を和らげることができるためリード線 8の断線を防止することができる。又、大型のケース体等を使用する必要がなぐ温度制御回路 1のサイズや厚みを大幅に小さくすることができるため、着座時の違和感を生じず快適な着座感を得ることができる。

[0022] 前記温度制御回路 1における絶縁被覆部 7の被覆後の厚みは、違和感を生じない厚みである 9mm以下となっており、更に着座した時に違和感を生じないように基材 2 の所定の位置に配置されていることから、非常に快適な着座感を得ることができる。

[0023] 尚、前記温度制御回路 1を厚み 9mm以下に絶縁被覆する方法は、前記のようなチュ一ブゃ熱収縮チューブを使用した方法に限定されることはない。例えば、樹脂モールド工法、樹脂ポッティング工法等が考えられる。

[0024] 以下に図 1〜図 5を参照しながら、本発明の実施の形態を更に説明する。

[0025] 本実施の形態においては、以下のようにして各構成部品がリード線 8によって接続される。電源 Eの +側と回路基板 9がスィッチ SWを介して接続され、回路基板 9とコード状ヒータ 3の一端が接続され、電源 Eの +側とコード状ヒータ 3のもう一端が接続され、温度検知素子 5のリード線は、 +側、側ともに回路基板 9に直接接続され、回路基板 9と温度設定ボリューム VRが接続され、又、回路基板 9がグランドに接続される。又、回路基板 9とコード状ヒータ 3の一端が接続されるリード線と、回路基板 9とグランドを接続するリード線との間にサーモスタット 11が接続される。

[0026] この回路基板 9は、内層に熱溶融性接着剤が具備され、外層が電子線架橋のォレフィン樹脂製熱収縮チューブの内部に配置された後、加熱することで被覆される。このとき、温度制御回路 1の厚みが 9mm以下になるよう設定される。リード線 8の一部は回路基板 9とともに絶縁被覆されることになるが、リード線 8が被覆される長さは、絶縁が保たれ、尚且つ屈曲に対しての耐久性も有するために、約 10mmが適している

[0027] 温度検知素子 5は、コード状ヒータ 3の配線間の隙間のうち、シートヒータの温度を精度良く検知できる所定の位置に固定される。

[0028] 絶縁被覆された回路基板 9は、サイズが小型（約 25mm X 40mm)で、厚みも薄く（

9mm以下）に仕上がっており、更に着座した時に違和感を生じないように、採暖物 4 の周辺位置に配置されてレ、る。

[0029] 尚、本実施の形態においては、サーモスタット 11の例として OFF温度が 40°C、 ON 温度が 30°Cの仕様のものを用いたが、これに限定されることはなぐ所要とする温度や使用雰囲気温度等により適宜に設定すれば良い。

[0030] 尚、図 5に示すように、樹脂等からなる補強板 10を回路基板 9に重ねた状態で、絶縁被覆を施すことにより、着座時の衝撃及び荷重による温度制御回路 1の破損を防止すること力 Sできる。このような補強板 10を使用した場合、補強板 10の位置する面が座面側となるように回路基板 9を配置した方が、より効果的に回路基板 9の破損を防止すること力 Sできる。

[0031] 更に、温度制御回路 1を基材 2へ取付ける際の作業性を向上させるため、温度検知素子 5も回路基板 9と一括して絶縁被覆部 7の内部に内蔵することも考えられる。

[0032] 前記の温度制御回路 1はコード状ヒータ 3が配置された基材 2に両面テープ等にて配置されるが、更に信頼性を向上させるため適当なサイズの基材 4と同じ材質のシートに両面テープを張り付けたもので、温度制御回路 1を固定する方法も考えられる。 [0033] 又、温度検知素子 5としては、例えば、サーミスタ、白金抵抗素子、熱電対などが挙げられるが、これらは温度検知精度やコスト等を考慮して適宜に選択すれば良レ、。

[0034] 又、前記実施の形態で絶縁被覆部 7として使用した熱収縮チューブについて、導電性付与材が添加されたものを使用すれば、車両内に発生するノイズから回路基板 9を遮蔽することができ、ノイズによる影響を防ぐことができるため好ましい。導電性付与剤としては従来公知のもの、例えば、カーボンブラック粒子、グラフアイト粒子、炭素繊維粉砕物、金属粉末、金属酸化物粉末、導電性ポリマー粉末などが挙げられる

[0035] 前記実施の形態においては絶縁被覆部 7として熱収縮チューブを使用した力他の態様や方法により絶縁被覆部 7を形成しても良い。例えば、所定のケース内に回路基板 9を配置した後、このケースにポッティング材を注入する方法、ホットメルト材で回路基板 9をモールドする方法、射出成型等により回路基板 9の周囲に樹脂成型をする方法、所定のケースの中に防湿処理をした回路基板 9を配置する方法、溶融樹脂中に回路基板 9をディップして回路基板 9に樹脂をコーティングする方法、嚙み合わせ等を有する一対のケース内に回路基板 9を配置し、ケース内を接着充填材により充填する方法、などが考えられる。

[0036] 尚、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではない。前記実施の形態では、採暖物としてコード状ヒータからなるヒータ素子を基材上に配置した構成としたが、例えば、基材を用いない採暖器具としても構わない。又、ヒータ素子をコード状ヒータとしたが、例えば、フィルムヒータ、ガラス管ヒータ、セラミックヒータなど、通電により加熱するような他の構成のヒータとしても構わなレ、。

[0037] 又、本発明の要旨を逸しない範囲であれば、ヒータ素子を複数個配置しても構わないし、サーモスタットを 2個以上配置しても構わない。又、温度過昇防止を目的として、別途サーモスタットや PTC (正温度特性)サーミスタ素子を配置しても構わなレ、。産業上の利用可能性

[0038] 以上説明したように本発明によれば、立ち上がり時の即暖性に優れるとともに、その後には温度の安定性を満たし快適性を容易に向上することが可能な採暖器具を得ること力 Sできる。本発明による採暖器具は、前記実施の形態に例示した車両座席用採暖装置の他にも、例えば、自動二輪車や鉄道車両等の車両座席、チャイルドシート、船舶や航空機などの座席、遊園地の観覧車の座席、各種競技場の観覧席、劇場や映画館等の鑑賞用座席、駅やテーマパーク、屋外公園等に設置されたベンチ、家庭内やオフィスで使用されるソファーや座椅子、理髪店の椅子、各種医療機関で使用されている医療用の椅子などへの適用も考えられる。又、座席のみならず、例えば、ベッド、布団、枕、ベビーカー、便座カバー、便座内部、被服類、加熱調理器具など、種々の分野において幅広く応用が可能である。

又、本発明によるヒータユニットを車両用シートヒータに適用する場合には、空調装置が組込まれた座席に適応しても良レ、。空調装置が組込まれた座席に関しては、例えば、特許文献 4を参照することができる。

特許文献 4 :国際公開 WO2005Z084493号公報更に、座席の内部に組込んだ形態で使用するだけでなぐ座席の表面に後付けで配置する形態で使用しても構わなレ、。

Claims

請求の範囲

[1] ヒータ素子を有する採暖物と、温度制御用サーモスタットと、前記採暖物の温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子からの出力により前記採暖物の温度を制御する温度制御回路と、を具備し、

前記温度制御用サーモスタットと前記温度制御回路とが並列接続されていることを特徴とする採暖器具。

[2] 請求項 1記載の採暖器具において、

上記温度検知素子のオン'オフ動作領域は上記温度制御用サーモスタットのオン' オフ動作領域の間に設定されていることを特徴とする採暖器具。

[3] 請求項 1記載の採暖器具において、

前記採暖物は、基材と、該基材に配置されたコード状ヒータからなるヒータ素子とからなり、

前記温度制御用サーモスタットと前記温度検知素子と前記温度制御回路はともに前記基材の所定の位置に配置されていることを特徴とする採暖器具。

[4] 請求項 3記載の採暖器具において、

前記温度制御回路は前記温度制御回路に接続されたリード線の一部とともに絶縁被覆されてレ、ることを特徴とする採暖器具。

[5] 請求項 3記載の採暖器具において、

前記温度検知素子のリード線は前記基材上にて前記温度制御回路に接続されていることを特徴とする採暖器具。

[6] 請求項 4又は請求項 5記載の採暖器具において、

前記温度制御回路は厚みが 9mm以下となるように成形されていることを特徴とする採暖器具。

[7] 請求項 1〜請求項 6の何れかに記載された採暖器具を使用したことを特徴とする車両座席用採暖装置。